Из чего состоит сверло. Основные понятия о процессах обработки отверстий и режущем инструменте, используемом на сверлильных станках. Обеспечение качества обработки при сверлении

Угол при вершине 2φ=118° и угол наклона винтовой канавки ω=27°.

Угол при вершине 2φ - угол между главными режущими кромками сверла. С уменьшением 2φ увеличивается длина режущей кромки сверла, что приводит к улучшению условий теплоотвода, и, таким образом, к повышению стойкости сверла. Но при малом 2φ снижается прочность сверла, поэтому его значение зависит от обрабатываемого материала. Для мягких металлов 2φ=80…90°. Для сталей и чугунов 2φ=116…118°. Для очень твердых металлов 2φ=130…140°.

Угол наклона винтовой канавки ω - угол между осью сверла и касательной к винтовой линии ленточки. Чем больше наклон канавок, тем лучше отводится стружка, но меньше жёсткость сверла и прочность режущих кромок, так как на длине рабочей части сверла увеличивается объём канавки. Значение угла наклона зависит от обрабатываемого материала и диаметра сверла (чем меньше диаметр, тем меньше ω).

Передний угол γ определяется в плоскости, перпендикулярной режущей кромке, причём его значение меняется. Наибольшее значение он имеет у наружной поверхности сверла, наименьшее - у поперечной кромки.

Задний угол α определяется в плоскости, параллельной оси сверла. Его значения так же, как и переднего угла, изменяются. Только наибольшее значение он имеет у поперечной кромки, а наименьшее - у наружной поверхности сверла.

Угол наклона поперечной кромки ψ расположен между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла. У стандартных свёрл ψ=50…55°.

Переменные значения углов γ и α создают неодинаковые условия резания в различных точках режущей кромки.

1. Углы сверла в процессе резания

Углы сверла в процессе резания отличаются от углов в статике, так же, как и у резцов. Плоскость резания в кинематике получается повёрнутой относительно плоскости резания в статике на угол μ, и действительные углы в процессе резания будут следующими:

1. Классификация свёрл

Некоторые виды свёрл: A - по металлу; B - по дереву; C - по бетону; D - перовое сверло по дереву; E - универсальное сверло по металлу или бетону; F - по листовому металлу; G - универсальное сверло по металлу, дереву или пластику. Хвостовики: 1, 2 - цилиндрический; 3 - SDS-plus; 4 - шестигранник; 5 - четырёхгранник; 6 - трёхгранник; 7 - дляшуруповёртов.

По конструкции рабочей части бывают:

Спиральные (винтовые) - это самые распространённые свёрла, с диаметром сверла от 0,1 до 80 мм и длиной рабочей части до 275 мм широко применяются для сверления различных материалов.

• Конструкции Жирова - на режущей части имеются три конуса с углами при вершине: 2φ=116…118°; 2φ0=70°; 2φ0"=55°. Тем самым длина режущей кромки увеличивается, и условия отвода тепла улучшаются. В перемычке прорезается паз шириной и глубиной 0,15D. Перемычка подтачивается под углом 25° к оси сверла на участке 1/3 длины режущей кромки. В результате образуется положительный угол γ≈5°.

Плоские (перовые) - используются при сверлении отверстий больших диаметров и глубин. Режущая часть имеет вид пластины (лопатки), которая крепится в державке или борштанге или выполняется заодно с хвостовиком.

Для глубокого сверления (L≥5D) - удлинённые винтовые свёрла с двумя винтовыми каналами для внутреннего подвода охлаждающей жидкости. Винтовые каналы проходят через тело сверла или через трубки, впаянные в канавки, профрезерованные на спинке сверла.

• Конструкции Юдовина и Масарновского - отличаются большим углом наклона и формой винтовой канавки (ω=50…65°). Нет необходимости частого вывода сверла из отверстия для удаления стружки, за счет чего повышается производительность.

Одностороннего резания - применяются для выполнения точных отверстий за счёт наличия направляющей (опорной) поверхности (режущие кромки расположены по одну сторону от оси сверла).

• Пушечные - представляют собой стержень, у которого передний конец срезан наполовину и образует канал для отвода стружки. Для направления сверла предварительно должно быть просверлено отверстие на глубину 0,5…0,8D.

  Ружейные - применяются для сверления отверстий большой глубины. Изготовляются из трубки, обжимая которую, получают прямую канавку для отвода стружки с углом 110…120° и полость для подвода охлаждающей жидкости.

Кольцевые - пустотелые свёрла, превращающие в стружку только узкую кольцевую часть материала.

Центровочные - применяют для сверления центровых отверстий в деталях.

По конструкции хвостовой части бывают:

Цилиндрические

Конические

Четырёхгранные

Шестигранные

Трёхгранные

По способу изготовления бывают:

Цельные - спиральные свёрла из быстрорежущей стали марок Р9, Р18, Р9К15 диаметром до 8 мм, либо из твёрдого сплава диаметром до 6 мм.

Сварные - спиральные свёрла диаметром более 8 мм изготовляют сварными (хвостовую часть из углеродистой, а рабочую часть из быстрорежущей стали).

Оснащённые твёрдосплавными пластинками - бывают с прямыми, косыми и винтовыми канавками (в том числе с ω=60° для глубокого сверления).

Со сменными твердосплавными пластинами - так же называются корпусными (оправку, к которой крепятся пласты, называют корпусом). В основном, используются для сверления отверстий от 12 мм и более.

Со сменными твердосплавными головками - альтернатива корпусным сверлам.

Сверла по металлу, как и любой другой режущий инструмент, изнашиваются в процессе эксплуатации, что делает их непригодными к использованию. Между тем в большинстве случаев режущие и другие углы сверла по металлу можно восстановить, выбрав их значения по специальной таблице и выполнив заточку.

Назначение и конструктивные особенности инструмента

Сверла по металлу, для изготовления которых используются стальные сплавы быстрорежущей группы, применяются для создания в металлических деталях как сквозных, так и глухих отверстий. Наиболее распространенными являются спиральные сверла, конструкция которых включает в себя следующие элементы:

• режущую часть;
• рабочее тело;
• хвостовик;
• лапку.

Если хвостовик, который может быть как цилиндрическим, так и коническим, предназначен для надежной фиксации инструмента в патроне используемого оборудования, то рабочая часть одновременно выполняет сразу несколько важных функций. Именно геометрией сверла определяются его работоспособность и режущие свойства.

Важнейшими элементами рабочей части сверла по металлу являются винтовые канавки. Их задача состоит в том, чтобы выводить из зоны обработки стружку. Геометрия спирального сверла по металлу предусматривает, что передняя сторона спиральной канавки выполняется под определенным углом, величина которого по направлению от оси инструмента к его периферийной части меняется. В процессе изготовления сверла по металлу на боковой области его спиральных элементов формируются узкие ленточки, несколько выступающие над основной поверхностью. Задача таких ленточек состоит в том, чтобы уменьшить величину трения инструмента о стенки формируемого отверстия.

Особенности различных видов заточки сверл

Заточка сверл, как уже говорилось выше, необходима для того, чтобы восстановить их геометрические параметры. Выбор определенного вида заточки сверла зависит от ряда факторов (диаметра инструмента, характеристик обрабатываемого металла и др.).

Наиболее универсальной является нормальная заточка (Н), при выполнении которой на рабочей части сверла формируются одна поперечная и две режущие кромки. Угол заточки сверла в данном случае составляет 118–120°. Выбирая такой вид заточки сверл, следует иметь в виду, что использовать его можно по отношению к инструментам, диаметр которых не превышает 12 мм.

Все остальные виды заточки, которые обозначаются буквосочетаниями НП, НПЛ, ДП, ДПЛ, можно применять для инструментов с диаметром до 80 мм. Каждый из указанных типов заточки предполагает доведение геометрии сверла по металлу до требуемых параметров.

НП

Такая заточка подразумевает подточку поперечной кромки, что делается для уменьшения ее длины и, соответственно, для снижения нагрузок, воспринимаемых инструментом в процессе сверления.

НПЛ

В данном случае кроме поперечной кромки подточке подвергается и ленточка, что позволяет уменьшить ее ширину в области режущей части. Подточка ленточки помимо уменьшения силы трения, создаваемой при сверлении, позволяет сформировать дополнительный задний угол сверла, что способствует облегчению процесса обработки.

ДП

Это двойная заточка, совмещенная с подточкой поперечной кромки. Выполнение заточки данного вида позволяет сформировать на рабочей части сверла по металлу одну поперечную и четыре режущие кромки, имеющие вид ломаных линий.

ДПЛ

Это аналогичный предыдущему вид заточки, при котором дополнительно подтачивают ленточку. Создание четырех режущих кромок при выполнении двойной заточки необходимо для того, чтобы уменьшить угол между периферийными участками режущих кромок. Такой подход позволяет улучшить отвод тепла от режущей части инструмента и, соответственно, значительно повысить его стойкость.

Как правильно выбрать углы заточки

Углы заточки сверла, как уже говорилось выше, выбираются по специальным таблицам, где их значения представлены в зависимости от того, в каком именно материале необходимо сформировать отверстие.

Если неправильно выбрать углы, под которыми будет затачиваться сверло, то это приведет к тому, что оно в процессе работы будет сильно нагреваться. Это в итоге может привести к его поломке. Кроме того, именно неправильно выбранные углы, используемые для заточки сверла по металлу, часто становятся основной причиной некачественно выполненного сверления.

Выполнение операции

Традиционно заточка сверл по металлу спирального типа выполняется на наждачном станке, оснащенном точильным кругом соответствующей твердости. Начинать затачивать их следует с обработки задней поверхности. Прижимая инструмент данной поверхностью к вращающемуся точильному кругу под определенным углом, надо следить за тем, чтобы на ней формировался правильный уклон.

При заточке передней режущей поверхности необходимо контролировать не только угол, под которым выполняется операция, но и размер перемычки. Очень важно, чтобы при заточке на рабочей части сверла по металлу были сформированы режущие кромки равной длины, расположенные под одним углом. Если просверлить отверстие сверлом, при заточке которого не соблюдены эти важные требования, то диаметр такого отверстия будет больше, чем поперечный размер самого инструмента.

Проверить соответствие основных геометрических параметров (в том числе угла заточки) сверла требуемым характеристикам можно при помощи одного шаблона, который несложно приобрести в серийном исполнении или изготовить самостоятельно.

И в заключение небольшой видеоролик о том, как самостоятельно заточить сверло по металлу.

Спиральное сверло, состоит из рабочей части 6, шейки 2, хвостовика 4 и лапки 3. В рабочей части 6 различают режущую 1 и направляющую 5 части с винтовыми канавками. Шейка 2 соединяет рабочую часть сверла с хвостовиком. Хвостовик 4 необходим для установки сверла в шпинделе станка. Лапка 3 служит упором при выбивании сверла из отверстия шпинделя.

Точность и шероховатость поверхности, получаемые при сверлении

Диаметр отверстия при сверлении получается несколько больше диаметра сверла. Это объясняется тем, что сверло уводит в сторону от оси отверстия даже при незначительных неправильностях, допущенных при заточке сверла и его установке на станке, а также при неравномерной твердости обрабатываемого материала.

Сверление. Основные типы сверлильных станков и их назначение. Параметры режима резания при сверлении (V, S, t, TO) и последовательность их рационального сочетания.

Сверление – основной технологический способ получения отверстий (сквозных или глухих) в сплошном металле заготовок.

Сверлильные станки предназначены для обработки заготовок осевыми инструментами (свёрла, зенкеры, развёртки, метчики).

За скорость резания (м/мин) при сверлении принимают окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла: v = (π*D*n)/1000, где D – наружный диаметр сверла, мм; n – частота вращения сверла, об/мин.

Подача SB (мм/об) равна осевому перемещению сверла за один оборот.

За глубину резания t (мм) при сверлении отверстий в сплошном материале принимают половину диаметра сверла: t = D/2, а при рассверливании t = (D – d)/2, где d – диаметр обрабатываемого отверстия, мм.

Параметры режима резания на фрезерных станках и последовательность определения их рационального.

РАСЧЕТ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ

ПАРАМЕТРЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ

D – диаметр фрезы

Sz – подача на зуб

t – глубина фрезерования

Y – угол контакта

B – ширина фрезерования

Последовательность расчета рационального режима фрезерования

Зенкерование и развёртывание. Цели зенкерования и развёртывания. Шероховатость и точность отверстий в конструкционных сталях, достигаемые при зенкеровании и развёртывании.Основные части зенкера и развёртки. Параметры режима резания при сверлении и развёртывании.

Зенкерование – технологический способ обработки отверстий, полученных сверлением, литьём, штамповкой, а также обработки торцевых и конусных поверхностей.

Цель зенкерования – повысить точность и чистоту обработанных отверстий и поверхностей.

Точность растёт, а шероховатость падает за счёт:

Большого числа режущих зубьев у зенкера (3…8);

Повышенной жесткости зенкеров;

Самоцентрирования зенкеров при обработки;

Меньшей скорости резания.

Виды зенкерования:

Черновое (предварительное) снятие припуска;

Чистовое (шероховатость Ra 6,3…3,2 мкм).

Стойкость – Т=30…80 мин в зависимости от обрабатываемого материала.

Развёртывание – технологический способ завершающей обработки просверленных, зенкованных или расточенных отверстий.

Цель развёртывания – получение точных по форме и диаметру отверстий с малой шероховатостью.

Обеспечивается:

Малым припуском и последующим его снятием;

Большим числом режущих зубьев (8…20);

Малой Vрез и S;

Обильной смазкой.

Стойкость Т=40…100 мин в зависимости от обрабатываемого материала.

ТИПЫ ЗЕНКЕРОВ

а) цельный с коническим хвостовиком;

б) с вставными ножами и цельной державкой с коническим хвостовиком;

в) насадные цельные из быстрорежущих сталей;

г) насадные с пластинками твердого сплава;

д) насадные с вставными ножами;

е) для цилиндрических углублений;

ж) торцевые;

з) для обработки центровых отверстий;

и) для конических углублений

Типы разверток:

А – ручная цилиндрическая:

1 – рабочая часть; 2 – шейка; 3 – хвостовик;

Lн - направляющий конус; Lр - режущая часть;

Lк - калибрующая часть; Lоб - обратный конус.

Б – машинная цельная с коническим хвостовиком.

В – ручная регулируемая (разжимная).

Г – конические под конус Морзе.

1 – черновая; 2 – получистовая; 3 – чистовая.

Конструктивные элементы зенкера:

1 - режущая (заборная), 2 - калибрующая, 3 - рабочая части, 4 - шейка, 5 - хвостовик, 6 - ленточка

Основными конструктивными элементами развёртки являются режущая и калибрующая части, число зубьев, направление зубьев, углы резания, шаг зубьев, профиль канавки, зажимная часть.

Режущая часть.

Угол конуса φ определяет форму стружки и соотношение составляющих усилий резания. Угол φ у ручных развёрток – 1°…2°, что улучшает направление развёртки при входе и уменьшает осевую силу; у машинных при обработке стали φ = 12°…15°; при обработке хрупких материалов (чугуна) φ = 3°… 5°.

Стандартные развёртки делают с неравномерным окружным шагом с целью предупреждения появления в развёртываемом отверстии продольных рисок. Из-за неоднородности обрабатываемого материала на зубьях развёртки происходит периодическое изменение нагрузки, что ведёт к отжиму развёртки и появлению на обработанной поверхности следов в виде продольных рисок.

Калибрующая часть состоит из двух участков: цилиндрического и участка с обратной конусностью. Длина цилиндрического участка около 75% от длины калибрующей части. Цилиндрический участок калибрует отверстие, а участок с обратной конусностью служит для направления развертки в работе. Обратная конусность уменьшает трение об обработанную поверхность и снижает разбивку. Т.к. при ручном развертывании разбивка меньше, то и угол обратной конусности у ручной развёртки меньше, чем у машинной. При этом цилиндрический участок у ручных развёрток может отсутствовать.

Цилиндрическая ленточка на калибрующей части калибрует и выглаживает отверстие. Уменьшение её ширины снижает стойкость развертки, однако повышает точность обработки и снижает шероховатость, т.к. уменьшает трение. Рекомендуемая ширина ленточки f = 0,08…0,5 мм в зависимости от диаметра развёртки.

Число зубьев z ограничивается их жёсткостью. С увеличением z улучшается направление развертки (больше направляющих ленточек), повышаются точность и чистота отверстия, но снижается жесткость зуба и ухудшается отвод стружки. Z принимается чётное - для облегчения контроля диаметра развёртки.

Канавки чаще выполняют прямыми, что упрощает изготовление и контроль. Для обработки прерывистых поверхностей целесообразно применять развёртки с винтовым зубом. Направление канавок делается противоположным направлению вращения для избежания самозатягивания и заедания развёртки.

Задний угол выполняют небольшой (5°…8°) для повышения стойкости развёртки. Режущую часть затачивают до остра, а на калибрующей делают цилиндрическую ленточку для повышения размерной стойкости и улучшения направления в работе.

Передний угол принимают равным нулю.

Зенкерами обрабатывают отверстия в литых или штампованных заготовках, а также предварительно просверленные отверстия. В отличие от сверл зенкеры снабжены тремя или четырьмя главными режущими кромками и не имеют поперечной кромки. Режущая часть выполняет основную работу резания. Калибрующая часть служит для направления зенкера в отверстии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость поверхности. По виду обрабатываемых отверстий зенкеры делят на цилиндрические, конические и торцовые. Зенкеры бывают цельные с коническим хвостовиком и насадные.

Развертками окончательно обрабатывают отверстия. По форме обрабатываемого отверстия различают цилиндрические и конические развертки. Развертки имеют 6 – 12 главных режущих кромок, расположенных на режущей части с направляющим конусом. Калибрующая часть направляет развертку в отверстии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость поверхности. По конструкции крепления развертки делят на хвостовые и насадные.

Протягивание – назначение, преимущества и недостатки. Шероховатость и точность, обеспечиваемая при протягивании в деталях из конструкционных сталей. Основные части протяжек и прошивок. Параметры режима резания при протягивании.

Протягивание – технологический способ обработки заготовок с помощью многолезвийных инструментов: протяжек и прошивок.

Протягиванием обрабатывают сквозные отверстия и наружные поверхности разнообразных форм.

Основные преимущества:

1. Высокая производительность.

2. Высокая точность (JT 7…6).

3. Малая шероховатость (Ra= 0,16 мкм).

4. Возможность упрочнения обработанной поверхности.

Недостатки:

1. Сложность изготовления инструмента.

2. Высокая стоимость инструмента.

3. Горизонтальные протяжные станки занимают большую площадь

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ПРОТЯГИВАНИИ

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОТЯЖЕК

Принципиальное отличие протягивания от других видов механической обработки заключается в том, что при потягивании отсутствует движение подачи (Ds). Движение подачи заложено в конструкции инструмента.
Размер каждого последующего режущего элемента протяжки больше предыдущего на величину, численно равную Sz – подачи на зуб.
Каждый зуб протяжки в отличии от зуба фрезы только один раз участвует в обработке данной заготовки.
Все протяжки работают на растяжение, так как сила прикладывается к замковой части.
Если сила прикладывается к задней части протяжки, то такой метод обработки называется прошивание, а инструмент – прошивкой.
Прошивка работает на сжатие и продольный изгиб, поэтому прошивку делают короче (200…300 мм)

ЧАСТИ И ГЕОМЕТРИЯ ПРОТЯЖКИ

ТИПЫ ПРОТЯЖНЫХ СТАНКОВ

Протяжки: по характеру обрабатываемых поверхностей протяжки делят на две основные группы: внутренние и наружные. Внутренними протяжками обрабатывают различные замкнутые поверхности, а наружными – полузамкнутые и открытые поверхности различного профиля. По форме различают круглые, шлицевые, шпоночные, многогранные и плоские протяжки. По конструкции зубьев протяжки бывают режущими, выглаживающими и деформирующими. В первом случае зубья имеют режущие кромки, в двух последних – скругленные, работающие по методу пластического деформирования. Различают также сборные протяжки со вставными ножами, оснащенными пластинками из твердого сплава.

Элементы круглой протяжки: замковая часть (хвостовик) l1 служит для закрепления протяжки в патроне тянущего устройства станка; шейка l2 – для соединения замковой части с передней направляющей частью; передняя направляющая часть l3 вместе с направляющим конусом – для центрирования обрабатываемой заготовки в начале резания. Режущая часть l4 состоит из режущих зубьев, высота которых последовательно увеличивается на толщину срезаемого слоя, и предназначена для срезания припуска. Калибрующая часть l5 состоит из калибрующих зубьев, форма и размеры которых соответствуют форме и размерам последнего режущего зуба, и предназначена для придания обработанной поверхности окончательных размеров, необходимой точности и шероховатости. Задняя направляющая часть l6 служит для направления и поддержания протяжки от провисания в момент выхода последних зубьев калибрующей части из отверстия. Для облегчения образования стружки на режущих зубьях выполняют стружкоделительные канавки.

Скорость резания при протягивании – это скорость поступательного движения v протяжки относительно заготовки. Скорость резания лимитируется условиями получения обработанной поверхности высокого качества и ограничивается технологическими возможностями протяжных станков. Обычно v = 8…15 м/мин. Подача при протягивании как самостоятельное движение инструмента или заготовки отсутствует. За величину подачи sz, определяющую толщину срезаемого слоя отдельным зубом протяжки, принимают подъем на зуб, т.е. разность размеров по высоте двух соседних зубьев протяжки; sz является одновременно и глубиной резания. Подача в основном зависит от обрабатываемого материала, конструкции протяжки и жесткости заготовки и составляет 0,01…0,2 мм/зуб.

69 На зубообрабатывающих станках выполняют обработку фасонных поверхностей различного профиля, равномерно расположенных по окружности, однако преимущественно обрабатывают фасонные поверхности эвольвентного профиля, используемые для профилирования боковых поверхностей зубьев зубчатых колес. Различают два метода получения фасонных профилей, равномерно расположенных по окружности: копирование и обкатку (огибание). Копирование – метод, основанный на профилировании, например, зубьев фасонным инструментом, профиль режущей части которого соответствует профилю впадины нарезаемого зубчатого колеса. В процессе фрезерования впадины между зубьями колеса сообщают фрезе главное вращательное движение, а заготовке – продольную подачу. По окончании фрезерования одной впадины стол отводят в исходное положение и заготовку поворачивают на 1/z части оборота (z – число зубьев нарезаемого зубчатого колеса). Концевыми фрезами нарезают зубчатые колеса больших модулей и шевронные колеса. При использовании инструмента с различным профилем режущей части можно получать детали любого фасонного профиля, равномерно расположенного по окружности. Метод копирования не обеспечивает высокой точности и имеет сравнительно низкую производительность. Обкатка – метод, основанный на зацеплении зубчатой пары: режущего инструмента и заготовки. Различные положения режущих кромок относительно формируемого профиля зубьев на заготовке получают в результате кинематически согласованных вращательных движений инструмента и заготовки на зуборезном станке. Метод обкатки обеспечивает непрерывное формообразование зубьев колеса. Нарезание зубчатых колес этим методом получило преимущественное распространение вследствие высокой производительности и значительной точности обработки. Наиболее широко применяют нарезание зубчатых колес методом обкатки на зубофрезерных, зубодолбежных и зубострогальных станках.

Червячная модульная фреза представляет собой винт с прорезанными перпендикулярно к виткам канавками. В результате этого на червяке образуются режущие зубья, расположенные по винтовой линии. Профиль зуба фрезы в нормальном сечении имеет трапецеидальную форму и представляет собой зуб рейки С задним α и передним γ углами заточки. Червячные фрезы изготовляют однозаходными и многозаходными. Чем больше число заходов, тем выше производительность фрезы, но ниже точность. Червячными модульными фрезами нарезают цилиндрические колеса с прямыми и косыми зубьями и червячные колеса. Зуборезный долбяк представляет собой зубчатое колесо, зубья которого имеют эвольвентный профиль с задним α и передним γ углами заточки. Различают два типа долбяков: прямозубые для нарезания цилиндрических колес с прямыми зубьями и косозубые для нарезания цилиндрических колее с косыми зубьями. Зубострогальный резец имеет призматическую форму с соответствующими углами заточки и прямолинейной режущей кромкой. Передний γ и задний α углы образуются при установке резца в резцедержателе станка. Эти резцы применяют попарно для нарезания конических зубчатых колес с прямыми зубьями.

Основные типы зуборезных станков: зубофрезерный станок, зубодолбёжный станок, зубостругальный станок.

70

71 ОТДЕЛОЧНАЯ ОБРАБОТКА ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

В процессе нарезания зубчатых колес на поверхностях зубьев возникают погрешности профиля, появляется неточность шага зубьев и др. Для уменьшения или ликвидации погрешностей зубья дополнительно обрабатывают. Отделочную обработку для зубьев незакаленных колес называют шевингованием. Предварительно нарезанное прямозубое или косозубое колесо 2 плотно зацепляется с инструментом / (рис. 6.100, а). Скрещивание их осей обязательно. Обработка состоит в срезании (соскабливании) с поверхности зубьев очень тонких волосообразных

Рис. 6.100. Схемы отделочной обработки зубьев зубчатых колес

стружек, благодаря чему погрешности исправляются, зубчатые колеса становятся более точными, значительно сокращается шум при их работе.

Отделку проводят специальным металлическим инструментом - шевером (рис. 6.100, б). Угол скрещивания осей чаще всего составляет 10 ... 15°. При шевинговании инструмент и заготовка воспроизводят зацепление винтовой пары. Кроме этого, зубчатое колесо перемещается возвратно-поступательно и после каждого двойного хода подается в радиальном направлении

На закаленных зубчатых колесах погрешности боковых поверхностей зубьев удаляют хонтгованием (если припуск на обработку не превышает 0,01 ... 0,03 мм на толщину зуба). Процесс хонингования заключается в совместной обкатке заготовки и абразивного инструмента, имеющего форму зубчатого колеса. Оси заготовки и инструмента скрещиваются под углом 15 ... 18°.Абразивные зерна хона обрабатывают боковые стороны зубьев заготовки (рис. 6.100, д).

Хонингуемые прямозубые или косозубые цилиндрические колеса вращаются в плотном зацеплении с хоном. Зубчатое колесо кроме вращения совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси. Направление вращения пары изменяется при каждом двойном ходе.

При изготовлении хонов в качестве абразива используют карбид кремния или электрокорунд. Необходима лишь периодическая правка хона по его наружной поверхности, чтобы поддерживать требуемый зазор (рис. 6.100, д).

Значительные погрешности зубчатых колес, возникшие после термической обработки, исправляют методом зубо-шлифовании. Этот метод отделки обеспечивает получение высокой точности с малой шероховатостью поверхности зубьев и может быть использован при обработке цилиндрических и конических зубчатых колес.

Шлифование зубьев цилиндрических колес возможно копированием и обкаткой. Эвольвентный профиль зуба воспроизводится абразивными кругами, имеющими профиль впадин обрабатываемого колеса.

Для выполнения процесса шлифования методом обкатки осуществляют не только все движения указанной пары, находящейся в зацеплении, но и движения, необходимые для процесса резания. Движения резания и деления обеспечивает специальное устройство зубошлифовальных станков.

Результаты, получаемые при обработке зубчатых колес зубошлифованием, могут быть улучшены зубопритиркой. С ее помощью можно получать поверхности высокого качества, увеличивать плавность хода и долговечность работы зубчатой пары. Такой метод отделки применяют для закаленных зубчатых колес.

Притиры выполняют в виде зубчатых колес. В зацеплении в результате давления между зубьями притира и обрабатываемого колеса мелкозернистый абразив в смеси с маслом внедряется в более мягкую поверхность притира. При зубопритирке происходит искусственное изнашивание материала колеса в соответствии с профилем зуба притира.

В ходе обработки притир и колесо, находящиеся в зацеплении, совершают воз-

вратно-поступательное движение. Наибольшее распространение получили схемы обработки тремя притирами. Максимальный припуск, удаляемый притиркой, не должен превышать 0,05 мм.

ХОНИНГОВАНИЕ

Хонингование применяют для получения поверхностей высокой точности и малой шероховатости, а также для создания специфического микропрофиля обработанной поверхности в виде сетки. Такой профиль необходим для удержания смазочного материала при работе машины (например, двигателя внутреннего сгорания) на поверхности ее деталей.

Поверхность неподвижной заготовки обрабатывают мелкозернистыми абразивными брусками, которые закрепляют в хонинговальной головке (хоне). Бруски вращаются и одновременно перемещаются возвратно-поступательно вдоль оси обрабатываемого цилиндрического отверстия (рис. 6.94, а). Соотношение скоростей указанных движений составляет 1,5 ... 10 и определяет условия резания.

При сочетании движений на обрабатываемой поверхности появляется сетка микроскопических винтовых царапин - следов перемещения абразивных зерен. Угол 0 пересечения этих следов зависит от соотношения скоростей.

Абразивные бруски всегда контактируют с обрабатываемой поверхностью, так как могут раздвигаться в радиальных направлениях механическими, гидравлическими или пневматическими устройствами. Давление брусков должно контролироваться. Хонингованием исправляют погрешности формы от предыдущей обработки

в виде отклонений от круглости, цилиндричности и т.п., если общая толщина снимаемого слоя не превышает 0,01 ... 0,2 мм. Погрешности расположения оси отверстия (например, отклонения от прямолинейности) этим методом уменьшаются менее интенсивно, так как режущий инструмент самоустанавливается по отверстию.

Различают предварительное и чистовое хонингование. Предварительное хонингование используют для исправления погрешностей предыдущей обработки, а чистовое для получения малой шероховатости поверхности.

Хонинговальные бруски изготовляют из электрокорунда или карбида кремния, как правило, на керамической связке. Все шире применяют алмазное хонингование.

Хонингование проводят при обильном охлаждении зоны резания смазочно-охлаждающими жидкостями - керосином, смесью керосина (80 ... 90 %) и веретенного масла (10 ... 20 %), а также водно-мыльными эмульсиями.

Наибольшее распространение хонингование получило в автотракторной и авиационной промышленности. Система ЧПУ позволяет встроить процесс хонингования в гибкое производство (рис. 6.95).

5. ПРИТИРКА ПОВЕРХНОСТЕЙ

Поверхности деталей машин, обработанные на металлорежущих станках, всегда имеют отклонения от правильных геометрических форм и заданных размеров.

Эти отклонения могут быть устранены притиркой (абразивной доводкой). Таким методом могут быть обеспечены шероховатость поверхности до Кг = 0,05 ... 0,01 мкм, отклонения размеров и формы обработанных поверхностей до 0,05 ... 0,3 мкм. Доводка может быть осуществлена вручную и механическим способом.

По сравнению с ручной доводкой механическая абразивная доводка позволяет повысить производительность в 2 ... 6 раз, и при этом обеспечивается стабильность выходных - эксплуатационных характеристик деталей агрегатов и машин (гидравлической, пневматической и топливной аппаратуры, зубчатых колес, шариков и колец подшипников качения и др.), выходных параметров кремниевых подложек, кварцевых кристаллических элементов, керамических опор гидроприборов и др.

Доводка конических поверхностей осуществляется коническим притиром.

Процесс осуществляется с помощью притиров соответствующей геометрической формы. На притир наносят притирочную пасту или мелкий абразивный порошок со связующей жидкостью. Материал притиров должен быть, как правило, мягче обрабатываемого материала. Паста или порошок внедряется в поверхность притира и удерживается ею, но так, что при относительном движении каждое абразивное зерно может снимать весьма малую стружку. Поэтому притир можно рассматривать как очень точный абразивный инструмент.

Притир или заготовка должны совершать разнонаправленные движения. Наилучшие результаты дает процесс, в ходе которого траектории движения каждого зерна не повторяются. Процесс абразивной доводки является сложным процессом удаления припуска. Микронеровности сглаживаются за счет совокупного химико-механического воздействия на поверхность заготовки.

В качестве абразива для притирочной смеси используют порошок электрокорунда, карбидов кремния и бора, оксиды хрома и железа и др.

Материалами притиров являются серый чугун, бронза, красная медь, дерево. В качестве связующей жидкости используют машинное масло, керосин, стеарин, вазелин.

Рис. 6.93 А. Схемы взаимодействия заготовок с притирами 2, 4 через абразивную прослойку 3 при односторонней (а) и двусторонней (б) доводках незакрепленными и закрепленными зернами (в)

Физической основой абразивной доводки является абразивное разрушение материалов заготовок и притиров. Абразивные зерна при доводке самопроизвольно распределяются по поверхности притира и находятся либо в незакрепленном состоянии (в составе паст или суспензий), либо в поверхностном слое притира в закрепленном состоянии (в составе абразивного или алмазного круга).

Абразивные зерна в зависимости от степени их подвижности (закрепленности) работают по двум схемам: либо в условиях упругопластического деформирования или микрорезания при непрерывном контакте с поверхностными слоями заготовки. При доводке незакрепленными зернами доведенная поверхность приобретает кратерообраз-ный характер вследствие образования выколоток.

Для выполнения операций доводки применяют доводочные станки однодисковые или двухдисковые. Технологический процесс доводки, выбор режимов и условий процесса доводки приведены в справочной и специальной литературе.

72 . ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА ШЛИФОВАНИЯ Шлифованием называют процессы обработки заготовок резанием режущим инструментом, рабочая часть которого содержит частицы абразивного материала. Такой режущий инструмент называют абразивным. Измельченный абразивный материал (абразивные зерна), твердость которого превышает твердость обрабатываемого материала и который способен в измельченном состоянии осуществлять обработку резанием, называют шлифовальным. Различают алмазные, эльборовые, электрокорундовые, карбидкремниевые и другие абразивные инструменты (шлифовальные круги). Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. Шлифовальные крути срезают стружки на очень больших скоростях - от 30 м/с и выше (порядка 125 м/с). Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость.

Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиг одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется.

Тепловое и силовое воздействия на обработанную поверхность приводят к структурным превращениям, изменениям физико-механических свойств. Проводят с подачей смазки.

Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высокой точностью. Для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования. С развитием малоотходной технологии доля обработки металлическим инструментом будет уменьшаться, а абразивным - увеличиваться.

3. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ШЛИФОВАНИЯ Формы деталей современных машин представляют собой сочетание наружных и внутренних плоских, круговых цилиндрических и круговых конических поверхностей. Другие поверхности встречаются реже. В соответствии с формами деталей машин наиболее распространены схемы шлифования, приведенные на рис. 6.79.

Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движением резания является вращение круга. При плоском шлифовании возвратно-поступательное перемещение заготовки необходимо для обеспечения продольной подачи (рис. 6.79, а). Для обработки поверхности на всю ширину заготовка или круг должны иметь движение поперечной подачи. Это движение происходит прерывисто (периодически) при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически происходит и движение подачи на глубину резания. Это перемещение осуществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.

При круглом шлифовании (рис. 6.79, б) движение продольной подачи обеспечивается возвратно-поступательным перемещением заготовки. Вращение заготовки является движением круговой подачи.

В автоматизированных шлифовальных станках цикл работы станка включает периодический вывод круга из зоны шлифования, его автоматическую правку и перемещение круга к изделию на величину снятого при правке слоя абразива.

АБРАЗИВНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Абразивные инструменты различают по геометрической форме и размерам, роду и сорту абразивного материала, зернистости или размерам абразивных зерен, связке или виду связующего вещества, твердости, структуре или строению круга.

Зерна абразивных инструментов представляют собой искусственные или природные минералы и кристаллы. Абразивные материалы отличаются высокой твердостью, которая определяется по минералогической шкале. Зерна абразивов разделяют по крупности на группы и номера. Основная характеристика номера зернистости - количество и крупность его основной фракции. Вещество или совокупность веществ, применяемых для закрепления зерен шлифовального материала и наполнителя в абразивном инструменте, называют связкой. Наиболее широко применяют инструменты, изготовленные на керамической, бакелитовой или вулканитовой связке.

Керамическую связку приготовляют из глины," полевого шпата, кварца и других веществ путем их тонкого измельчения и смешения в определенных пропорциях. Бакелитовая связка состоит в основном из искусственной смолы - бакелита. Вулканитовая связка представляет собой искусственный каучук, подвергнутый вулканизации для превращения его в прочный, твердый эбонит. Под твердостью абразивного инструмента понимается способность связки сопротивляться вырыванию абразивных зерен с рабочей поверхности инструмента под действием внешних сил.

Для шлифования заготовок из твердых сплавов и высокотвердых материалов успешно применяют алмазные круги. Алмазный круг состоит из корпуса и алмазоносного слоя. Корпус изготовляют из алюминия, пластмасс или стали. Толщина алмазоносного слоя у большинства кругов составляет 1,5 ... 3 мм. Чаще всего для изготовления таких инструментов используют синтетические алмазы. Удельный вес их применения превышает 80 %. Созданы новые материалы, которые практически не требуют правки и сохраняют свои свойства при нагреве до 1200 °С.

На шлифовальные круги наносят обозначения, называемые маркировкой.

12. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ

Для шлифования ступенчатых валов (рис. 6.90, а) предусматривают центровые отверстия, а для шлифования пустотелых валов - установочные фаски. Между шейками вала и торцами из-за непрерывного осыпания зерен круга получается переходная поверхность. В тех случаях,

когда этого нельзя допустить по условиям работы детали, предусматривают технологические канавки для выхода шлифовального круга. Если необходимо оставить переходную поверхность, то на чертеже детали указывают ее максимально возможный радиус. Следует избегать конструирования валов с большой разностью диаметров отдельных участков. Точно обработанные, например, цилиндрические поверхности необходимо разделять введением проточек поверхности которых не требуется шлифовать.

Шлифование отверстий малых диаметров связано с трудностями и должно назначаться в исключительных случаях.

Плоские поверхности деталей должны быть расположены перпендикулярно или

параллельно (рис. 6.90, в,) основанию, на котором закрепляют заготовку. Шлифуемые поверхности желательно располагать в одной плоскости.

Сверло представляет собой режущий инструмент для обработки отверстий в сплошном материале, либо для рассверливания отверстий при двух одновременно происходящих движениях: вращении сверла вокруг его оси и поступательном движении подачи вдоль оси инструмента.

В промышленности применяются следующие основные типы сверл: спиральные, перовые, пушечные, ружейные, для кольцевого сверления, центровочные, специальные. Сверла изготовляются из быстрорежущей стали марок Р18, Р12, Р9, Р6МЗ, Р9К5 и др.

Режущая часть спирального сверла состоит из двух зубьев, которые в процессе сверления своими режущими кромками врезаются в материал заготовки и срезают его в виде стружки. Это основная часть сверла. Условия работы сверла определяются главным образом конструкцией режущей части сверла.

Направляющая часть сверла необходима для создания направления при работе инструмента. Поэтому она имеет две направляющие винтовые ленточки, которые при сверлении соприкасаются с рабочей поверхностью направляющей втулки и со стенками обработанного отверстия. Направляющая часть имеет вспомогательные режущие кромки - кромки ленточки, которые участвуют в оформлении (калибровании) поверхности обработанного отверстия. Кроме этого направляющая часть сверла служит запасом для переточек инструмента. Она обеспечивает также удаление стружки из зоны резания.

Хвостовик служит для закрепления сверла на станке. Он с помощью цилиндрической шейки соединяется с рабочей частью сверла. Наиболее часто рабочая часть сверла изготовляется из быстрорежущей стали, а хвостовик из стали 45. Рабочая часть и хвостовик соединяются сваркой. В промышленности используются также твердосплавные сверла. Режущая часть этих сверл оснащается пластинками твердого сплава либо твердосплавными коронками. У твердосплавных сверл малого диаметра полностью вся рабочая часть может изготовляться из твердого сплава.

Наиболее многочисленной является группа спиральных сверл.

Спиральное сверло (рис. 2.2) представляет собой цилиндрический стержень, рабочая часть которого снабжена двумя винтовыми спиральными канавками, предназначенными для отвода стружки и образования режущих элементов. Наклон канавок к оси сверла составляет 10–45º. Рабочий конец сверла имеет конусообразную форму. На образующих конуса лежат две симметрично расположенные относительно оси сверла режущие кромки. Хвостовик нужен для закрепления сверла. Спиральные сверла делают с цилиндрическими или коническими хвостовиками.

Рис.2.2 Спиральное сверло с коническим хвостовиком

По точности изготовления они делятся на:

сверла общего назначения;

сверла точного исполнения.

Размерный ряд спиральных сверл начинается с малоразмерных сверл диаметром от 0,1 до 1,5 мм по ГОСТ 8034 с утолщенным цилиндрическим хвостовиком. Вследствие малых размеров этих сверл оправдано их изготовление целиком из быстрорежущих сталей Р6М3 и Р6М5К5 с твердостью рабочей части до 60 – 62 НRC.

Для обработки труднообрабатываемых материалов изготавливают цельные твердосплавные сверла диаметром от 0,6 до 1,0 мм из сплавов ВК10М, ВК15М. Стойкость спиральных сверл с твердосплавной рабочей частью в 20-30 раз выше стойкости обычных быстрорежущих сверл. Начиная с диаметра 1,5 мм твердосплавные сверла выполняют сборными по ГОСТ 17273. Рабочую твердосплавную часть этих сверл припаивают к хвостовику из стали 45. По ГОСТ 10902 и ГОСТ 4010 спиральные сверла изготавливают из быстрорежущих сталей типа Р12, Р6М3, для обработки конструкционных сталей и для сверления труднообрабатываемых материалов. Такие сверла имеют твердость 63-65 HRC. Быстрорежущие сверла выполняются как с правым, так и с левым направлением винтовых канавок. Спиральные сверла диаметром более 8 мм в целях экономии изготавливают сварными с рабочей частью из быстрорежущей стали и хвостовиком из конструкционной стали. Сверла с пластинками из твердого сплава по ГОСТ 5756 закрепляют в корпусе пайкой. По ГОСТ 6647 выполняются сверла с внутренним подводом охлаждающей жидкости для сверления труднообрабатываемых материалов.

Перовые сверла

Перовые (рис. 2.1 г), или, как их еще называют, ложечные, сверла отличаются простотой конструкции (представляют собой заострённую пластинку с весьма несовершенной формой рабочей части). В зависимости от того, какова форма заточки режущих кромок, различают односторонние и двусторонние перовые сверла. Все они имеют плоскую режущую часть с двумя режущими кромками, расположенными симметрично относительно оси сверла и образующими угол резания в 45, 50, 75, 90º. Недостаток таких сверл состоит в том, что отсутствует автоматический отвод стружки при сверлении, что портит режущие кромки и вынуждает часто вынимать сверло из просверливаемого отверстия. Кроме того, перовые сверла в процессе работы теряют направление и уменьшаются в диаметре при переточке.

Кольцевые сверла

Сквозные отверстия диаметром свыше 80 мм получают сверлами кольцевого сверления (рис. 2.1 з). Ими вырезается только кольцевая полость, а в центре остается стержень, который удаляется после окончания сверления. В дальнейшем стержень можно использовать в качестве заготовки.